Evaluación y optimización de un sistema integrado de potabilización para comunidades rurales

Abstract

En la presente investigación se evalúa un sistema integrado de potabilización de agua, diseñado para funcionar por gravedad, el cual cuenta con las operaciones unitarias de coagulación-floculación, sedimentación por manto de lodo y filtración. De manera independiente se cuenta con el sistema de desinfección, que consiste en producción de gases oxidantes (principalmente cloro) a través de energía solar usando como materia prima sal común. Las cuarto primeras operaciones unitarias se encuentran integradas a través de un desarrollo tecnológico novedoso, el cual consta de cilindros de diferentes diámetros con secciones que tienen una inclinación de 45°, esto con el fin de establecer variaciones de velocidad dentro del sistema provocando regímenes de flujo en función del gasto de alimentación lo que controla cada una de éstas operaciones unitarias. La etapa de sedimentación que es por manto de lodo, además de concentrar el lodo, funciona como un filtro, a través del cual quedan retenidas las partículas más pequeñas que en un sistema convencional no serían detenidas. Así mismo la planta potabilizadora piloto (PPP) cuenta con un dispositivo de recirculación de lodo “recién coagulado” lo que permite reducir el gasto de coagulante y por consiguiente la reducción de lodo generado en el sistema. La evaluación se realizó con tres tipos de agua tipo 1 de pozo, tipo 2 preparada sintéticamente con caolín simulando turbiedades entre 37- 40 UTN y agua preparada simulando características de agua superficial con turbiedades entre 200 a 240 UTN. Se probaron coagulantes naturales (mucílago de nopal), coagulantes inorgánicos (sulfato de aluminio, cloruro férrico) y polielectrólitos (Nalco® 8100, Nalco® 8103, Jordafloc® 555 FL18®,y povimal®). Como resultados para el agua tipo 1 solo se aplicarán las operaciones unitarias de filtración y desinfección, para las aguas tipo 2 y 3 se podrán utilizar los productos povimal y cloruro férrico, ya que las características de los flóculos formados tienen el peso y consistencia requerida equilibrando la velocidad de sedimentación de estas partículas con la velocidad de ascensional formando así el manto de lodo, el cual alcanza una altura de 27 cm. La producción de gases oxidantes (principalmente cloro) es suficiente para eliminar organismos patógenos del agua. Las características del agua tratada cumplen con los parámetros establecidos en la normatividad vigente, sobre todo en cuanto a organismos patógenos se refiere, sin embargo se reitera que las condiciones hidráulicas de la planta son el principal factor para el adecuado funcionamiento del sistema. Finalmente se recomiendan algunas mejoras en el diseño de la planta y el establecimiento de ella en algún sitio con el fin de que cumpla su cometido.